Analyse de la flexibilité et de la plasticité des surfaces solides en acrylique
La flexibilité et la plasticité de la surface solide de l'acide acrylique sont influencées conjointement par la structure moléculaire de la résine, le mécanisme de durcissement et les conditions externes. L'analyse suivante est effectuée à partir de trois dimensions: propriétés des matériaux, facteurs d'influence et scénarios d'application:
Premièrement, les sources et les manifestations de la flexibilité
Flexibilité de la chaîne moléculaire
La flexibilité de la résine acrylique dépend principalement de la structure du groupe ester (-coo-) et du groupe alkyle (-r) dans la chaîne principale. Par exemple, l'introduction de groupes alkyle à chaîne longue (comme C8-C12) peut augmenter le volume libre de la chaîne moléculaire, réduire la température de transition du verre (TG) et ainsi améliorer la flexibilité. Si des monomères flexibles (comme l'acrylate de butyle) sont introduits dans la chaîne principale, le revêtement peut résister à 180 ° de flexion à température ambiante sans se fissurer. Cependant, lorsque la proportion de monomères durs (comme le méthacrylate de méthyle) est trop élevée, la fragilité du revêtement augmente considérablement.
L'influence de la densité de réticulation
La posologie des agents de réticulation (comme les diisocyanates et les résines époxy) affecte directement la flexibilité. Par exemple, lorsque la densité de réticulation est trop élevée, le revêtement peut se briser en raison de la concentration de stress pendant le test de flexion. La réticulation modérée (comme un degré de réticulation de 30 à 50%) peut équilibrer la dureté et la flexibilité, permettant au revêtement de maintenir une certaine dureté tout en ayant une résistance à l'impact.
Dépendance à la température
La flexibilité du revêtement acrylique augmente avec l'augmentation de la température. Par exemple, à -20 ℃, le revêtement peut présenter une fracture cassante; À 60 ℃, son allongement à la pause peut augmenter de 2 à 3 fois. Cette caractéristique nécessite que lorsqu'elle est utilisée dans des environnements à basse température, la formule doit être optimisée (comme l'ajout de plastifiants) pour maintenir la flexibilité.
Deuxièmement, le mécanisme de réalisation de la plasticité
Traitement thermoplastique
La résine acrylique incomplètement durcie peut atteindre la plasticité par le traitement thermoplastique. Par exemple, à 120-150 ℃, la résine peut être calendante, moulée par coup ou l'injection, et conserve sa forme après refroidissement. Cette caractéristique est applicable à la fabrication de produits en forme de complexe (comme les pièces décoratives de forme irrégulière), mais la température de traitement doit être contrôlée pour éviter la dégradation thermique.
Façon assistée par solvant
La viscosité de la résine peut être réduite et sa plasticité améliorée en ajoutant des solvants volatils (comme l'acétate d'éthyle). Par exemple, lorsque la teneur en solvant est de 20 à 30%, la résine peut être enrobée ou pulvérisée en une couche mince et un revêtement dense est formé après que le solvant s'évapore. Cette méthode est applicable à la construction à grande échelle (comme les murs extérieurs des bâtiments), mais il est nécessaire de prêter attention à l'influence du taux d'évaporation du solvant sur la planéité du revêtement.
Durcissement léger et réversement réversible
Some acrylic resins can be photocured by photoinitiators, while reversible cross-linking bonds (such as disulfide bonds and hydrogen bonds) are introduced to enhance plasticity. For example, under ultraviolet light irradiation, the resin can be cured and formed within seconds. Under the influence of heating or specific solvents, the crosslinking bonds can break, achieving secondary shaping. This feature is applicable to scenarios that require repetitive processing (such as 3D printing).
Third, the key factors influencing flexibility and plasticity
Composition of resin monomers
The ratio of soft monomers (such as ethyl acrylate and isooctyl acrylate) to hard monomers (such as methyl methacrylate and styrene) directly affects flexibility. For example, when the proportion of soft monomers exceeds 60%, the flexibility of the coating is significantly improved, but the hardness may be insufficient. When the proportion of hard monomers is too high, the coating is prone to cracking.
Plasticizers and modifiers
Plasticizers (such as dioctyl phthalate) can reduce intermolecular forces and enhance flexibility. For instance, adding 5-10% plasticizer can increase the elongation at break of the coating by more than 50%, but it may reduce its heat resistance and chemical resistance. In addition, the introduction of nano-fillers (such as silica and carbon nanotubes) can enhance flexibility and strength through physical cross-linking.
Curing conditions
The curing temperature and time have a significant influence on flexibility and plasticity. For instance, low-temperature curing (such as 40℃) may lead to incomplete crosslinking, resulting in a coating with good flexibility but insufficient hardness. High-temperature curing (such as 120℃) can accelerate the crosslinking reaction, increase hardness but may reduce flexibility. In addition, the flexibility of the UV-curable coating can be controlled by adjusting the concentration of the photoinitiator and the intensity of the light.
Fourth, the requirements for flexibility and plasticity in application scenarios
Architectural coating
Exterior wall coatings need to have a certain degree of flexibility to resist thermal expansion and contraction caused by temperature changes. For instance, in areas with a large temperature difference between day and night, the coating needs to have an elongation at break of 10-15% to prevent cracking. In addition, plasticity requires that the coating can evenly cover the surface of complex substrates (such as brick walls and stone).
Automobile coating
Components such as car bumpers need to be both flexible and malleable. For example, the coating needs to maintain flexibility within the range of -40℃ to 80℃, and at the same time be able to withstand minor impacts without peeling off. In addition, plasticity requires that the coating can adapt to the injection molding process and form a smooth surface.
3D printing materials
Uv-curable acrylic resin needs to be malleable to achieve printing of complex structures. For instance, the resin needs to cure rapidly under ultraviolet light while maintaining a certain degree of flexibility to prevent breakage during the printing process. In addition, the printed products need to have sufficient strength to withstand the usage load.
Fifth, strategies for enhancing flexibility and plasticity
Molecular design
Flexible segments are introduced through copolymerization or grafting modification. For instance, introducing polyether segments (such as polyethylene glycol methacrylate) into acrylic resin can significantly enhance flexibility while maintaining water resistance.
Composite modification
Blend acrylic resin with elastomers (such as nitrile rubber, polyurethane). For instance, adding 10-20% elastomer can increase the impact strength of the coating by 3-5 times while maintaining transparency.
Post-treatment process
Optimize the coating structure through heat treatment or solvent annealing. For example, heat treatment at 100℃ for 2 hours can release the internal stress of the coating and enhance its flexibility. Solvent annealing can promote the rearrangement of molecular chains and enhance plasticity.
